本发明涉及海洋油气工程、海洋土力学、海底管道工程等技术领域，为了克服现有设计缺陷造成的模拟埋管轴向管土相互作用过程、测量轴向土阻力工作的误差，本发明公开了一种模拟海底管道在软黏土海床浅层轴向走管的实验装置和方法，利用负压对泥浆状黏土进行预压，加速其固结过程，并通过对超静孔压和固结沉降的监测掌握并控制固结程度，以达到实验要求。相应的实验装置包括实验土槽、模型管道、轴向加载复位装置、测量装置以及数据同步采集系统。模型管道两端穿过测试段并在电机牵引下实现轴向运动，管道内部的拉力传感器和管道尾部的激光位移传感器可对运动过程中测试管段的轴向土阻力和轴向位移进行实时同步测量。